數字工廠|工業網際網路未來趨勢:如何打造一流的機械製造生產車間

飛魚跟單工具 發佈 2023-12-30T13:11:30.434493+00:00

【摘要】:目前,智能製造極大地推動了機械加工產業的變革,預示著一個注重個性化和定製的新時代的到來。同時,數位化車間也在逐漸標準化。為推進智能製造的高質量發展,國家制定了兩項國家標準,分別為《工業數字車間術語和定義》和《數字車間通用技術要求》。

【摘要】:目前,智能製造極大地推動了機械加工產業的變革,預示著一個注重個性化和定製的新時代的到來。同時,數位化車間也在逐漸標準化。為推進智能製造的高質量發展,國家制定了兩項國家標準,分別為《工業數字車間術語和定義》和《數字車間通用技術要求》。在工業網際網路的背景下,數位化車間以數控技術為核心,融合信息技術、自動化技術、網際網路等技術,更新了行業和企業的生產理念和模式。

【關鍵詞】:數控技術 ; 數位化車間 ; 工業網際網路


0 、引言

隨著「工業4.0」和「中國製造2025」概念的提出,未來的工業和製造業將變得更加高效和靈活,智能設備的操作、維護和升級將更加方便。為此,國家制定了相關標準,旨在實現數字車間術語和技術要求的標準化,促進數字車間的標準化建設和智能製造體系的完善,推動智能製造高質量發展。

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1 、數位化車間

數位化車間是智能製造的核心組成部分,它將數控技術、信息技術、自動化技術和人工智慧技術集成到一起。它利用工業自動化生產和製造系統中的硬體設備,並結合現代工業控制系統中的各種基礎技術和應用,通過網絡技術連接傳感器、控制器、致動器、人員和其他物體,從而形成人與物、物與物之間的網絡。

數位化車間通過實現信息交互、遠程管理和智能控制,以及實現物聯網的基本功能,將每個獨立單元有機結合起來,優化為具有一定創新性和先進性的智能集成自動化系統。

1.1 、數位化車間標準體系分析

數字車間標準體系框架可以分為四個層次。第一層是基礎標準,包括術語和定義、通用技術要求和參考模型;第二層是方法標準,包括數字車間建設規範、虛擬仿真、MES/ERP技術要求和安全要求;第三層是應用標準,針對特定行業或領域,如汽車、航空、造船和運輸等;第四層是支持標準,包括工業控制網絡、智能製造設備、離散製造能效數據模型、離散生產能效評估方法和智能產品技術要求。這些標準支持第二層方法標準的實現。

1.2 、數位化車間體系結構分析

數位化車間系統主要由三個部分組成:基礎層、執行層和管理層。基礎層包括生產設備和資源,執行層則負責生產過程的實際操作和控制。而管理層是數位化車間的核心,與車間計劃和調度、生產物流管理、生產過程質量管理、設備管理以及其他生產和運營管理內容相互交互。最終,通過將管理層與企業資源規劃和產品生命周期管理相結合,實現企業信息的高效互通。

2 、數位化車間建設的必要性

首先,工業機器人越來越普及。根據國家統計局數據,2015年至2019年,中國的工業機器人產量從3.29萬台增加到18.69萬台。由於疫情的影響,今年上半年,工業機器人的產量為9.37萬台,行業對產量的需求有所減少,增長速度也放緩了。通過建立數位化車間,企業可以建設智能工廠,同時利用工業網際網路逐步打造智能製造的雛形。

其次,需求越來越多的是技術人才。目前,企業對技術人才的需求正從數控加工操作員轉向數控技術編程和設備維護人員。工業機器人的應用淘汰了許多傳統的流水線操作員,需要大量機器人應用技術人員。例如機器人組裝、售前和售後技術人員、工作站開發、安裝和調試人員,以及機器人工作站的調試、維護和編程操作人員。

最後,數位化車間是數位化工廠的基礎,也是智能製造的主要場所。不同的行業可能對技術要求不同。

3 、數位化車間的有效應用途徑

3.1 、統一標準,合理規劃

在建設數位化車間之前,需要根據國家相關標準和企業特點,確定科學合理的建設方向,並詳細制定數位化車間系統的建設方案。數位化車間系統建設應以理論模型為基礎,結合工業和信息化管理模式,有效提高系統實施水平。還需要改善數控工具機、自動化設備和計算機智能終端的接口實時通信,將各種信息流從頭到尾連接到車間的生產、檢測和監控中。利用人工智慧技術優化每個製造過程,並在它們之間建立良好的連接。最後,利用網際網路技術實現數位化車間的工業網際網路連接,實現工業與網際網路的融合。

3.2 、科學改進硬體設備

為了加速工業機器人的推廣和應用,我們需要開發市場需求量大的功能機器人,並進行機器人本體和核心功能部件的研發和生產,培育配套合作生產企業,並建設數位化車間硬體設施來集成研發設計、生產製造和系統集成。同時,也需要提高數控工具機的精度和多軸數控工具機的功能,引導工廠進行全面改造,更換機器人並進行自動化改造,以減少人員、能源、消耗和污染,提高效率、質量、增量和智力。

此外,我們還需要接入工業網際網路,建立工廠智能設計網絡平台,促進資源網絡共享,協同工作,並構建基於3D模型設計、VR、仿真處理等智能設計軟體的基於產品的參數和數據管理系統,以實現相應的及時、高效的設計開發系統,並動態調整和創新過程。

3.3 、對高職院校人才的培養的新要求

隨著數位化車間的建設,對技術和技能人才的需求也在增加。但是當前企業轉型升級帶來的人才需求缺口巨大,高職院校需要及時調整人才培養計劃。從高職院校的角度來看,一方面,應用型本科學校無法完全滿足企業需求,另一方面,高等職業(技術)學校可以通過改革和升級專業人才培養計劃,提高學生的專業就業率,以實現校企融合和校企合作的目標。

4 、總結

本文討論了在工業網際網路背景下數位化車間的應用。除了技術方面的研究和探索,企業內部的基礎和職業教育也產生了一系列變化。

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